Развитие методов интерпретации данных электромагнитных зондирований, применяемых в инженерной геофизике (1104595), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Автор выражает огромную благодарность своему научному руководителю П. Ю. Пушкарёву за постоянную поддержку, помощь, обучение и многолетнее сотрудничество. Автор очень признателен А. Г. Яковлеву за оказанное участиев его научной деятельности. Также автор благодарен сотрудникам ООО «СевероЗапад» В. П. Гребневу, Е. Д. Алексановой, Д. А. Алексееву и доценту Геологическогофакультета МГУ им. М. В. Ломоносова А. А.
Бобачёву, оказавшим помощь на определённых этапах работы.3СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫГЛАВА 1. Обзор результатов применения низкочастотной электроразведки прирешении задач инженерной геофизикиМетоды электроразведки с момента своего появления, то есть на протяженииоколо 100 лет, применяются при решении задач инженерной геофизики. До середины1990-х годов для этих целей практически повсеместно использовались методы постоянного тока и геоэлектрохимические методы, в то время как низкочастотные методыэлектроразведки применялись эпизодически и в основном лишь упоминались какперспективные в этой области.
На современном этапе развития инженерной геофизики низкочастотные методы получили широкое распространение и частично заменилиметоды постоянного тока и геоэлектрохимические методы.В течение последних 20 лет учебников, справочников и какой-либо иной литературы по электроразведке, обобщающей опыт её применения, не издавалось. Поэтомуинформацию о применении низкочастотных методов в инженерной геофизике можнонайти лишь в специализированных журналах и материалах конференций. В этой главе обобщён накопленный опыт: рассмотрены решаемые задачи, основные особенности методики наблюдений и интерпретации данных, принципы комплексированияметодов, представлены характерные результаты электроразведочных работ.Основными низкочастотными методами инженерной геофизики являются методы зондирования становлением поля в ближней зоне (ЗСБ), частотного зондирования(ЧЗ) и аудио- и радиомагнитотеллурического зондирования (АМТЗ и РМТЗ).
Для работ в шахтах и изучения межскважинного пространства применяется метод радиоволнового просвечивания (РВП).Из представленного в главе обзора следует то, что в настоящее время низкочастотные ЭМ методы активно развиваются в направлении решения различных задачинженерной геофизики. Рассмотренные в главе основные виды геологических задач ирешающие их методы ЭМЗ были оформлены в виде таблицы 1.Из примеров применения методов ЭМЗ, приведённых в главе, можно заметить,что в основном исследования проводятся в профильном режиме. При этом не используется возможность получения некоторых параметров 3D среды в полосе вокруг профиля, которые могут дать полезную информацию и позволят избежать артефактов на2D геоэлектрическом разрезе по профилю.
Особенно это актуально для МТ методов,где могут измеряться несколько компонент ЭМ поля. Методика получения информации о 3D среде по профильным данным метода АМТЗ исследована в главе 3.Как известно, ВЭЗ является наиболее распространённым методом постоянноготока и с помощью него решается большинство задач инженерной геофизики. Из проделанного обзора видно, что методом индукционного зондирования, решающим аналогичные задачи, является ЗСБ. При этом, несмотря на то, что в ряде случаев для решения конкретной задачи достаточно применения одного из этих методов, ВЭЗ и ЗСБ4имеют разную физическую основу, а потому несут разную информацию об изучаемойсреде.
Более того, комплексирование этих методов позволяет получать дополнительные параметры разреза, что значительно повышает точность геологической интерпретации геофизических результатов. Этому вопросу посвящена глава 4.Таблица 1. Основные задачи инженерной геофизики и низкочастотные методыэлектроразведки, наиболее часто используемые для их решения.Цели изысканийДля подготовкипроектастроительстваДля подготовкипроектаводоснабженияДля выработки мерпо ликвидацииопасных явленийДля оценки местоположения подземныхкоммуникацийДля изучения исохранения археологических памятниковДля освоениярайонов развитиявечной мерзлотыОсновные решаемые задачиКартирование глубинызалегания коренных породПоиск разломов, трещиноватыхи карстовых зонКартирование коллекторови водоупоров в осадочной толщеОценка обводнённостимассивов скальных породИзучение структуры оползней иих мониторингИзучение обводнённостигорных выработок и тоннелейПоиск мест утечки воды изгидротехнических сооруженийИзучение химическихзагрязнений (солёной водой,нефтепродуктами)Поиск и картированиеподземных коммуникацийОбследование известныхархеологических объектовКартирование молодых отложений, в т.ч.
культурного слояКартирование и определениеглубин залегания мёрзлых италых породНизкочастотные методыЧЗ ЗСБРМТЗАМТЗ++++++++++++++++++++++++ГЛАВА 2. Современная методика проведения электромагнитных исследованийДля развития методики ЭМЗ в инженерной геофизике по наиболее актуальнымвопросам необходимо выполнить обзор существующих методов и технологий регистрации, обработки и интерпретации данных. В главе освещён весь процесс исследований для каждого метода из таблицы 1, начиная со сбора информации и применяемойаппаратуры и заканчивая анализом и интерпретацией измеренных величин.Особое внимание в главе уделяется параграфу, посвящённому анализу и интерпретации данных.
В нём содержится информация, начиная от основ решения обрат5ных задач электроразведки и заканчивая упоминанием отдельных программ и их особенностей, а также программ, позволяющих совместно интерпретировать данные разных методов ЭМЗ. В данном параграфе значительный объём приходится на МТ методы, где основным достижением автора является разработка программы MT_Array,предназначенной для площадного анализа МТ данных.
Анализ МТ данных, с однойстороны, является достаточно сложным процессом по сравнению с другими ЭМ методами, поскольку качественно интерпретируется гораздо большее количество параметров. Но с другой стороны, с помощью углублённого анализа данных можно построить наиболее оптимальную интерпретационную модель, которая позволит получить более точное решение обратной задачи.Программа MT_Array работает с площадными МТ данными в широко используемом формате EDI.
Причём данные интерполируются на единую сетку частот, содержащую значения от 10-4 до 104 Гц с геометрическим шагом 1.166.MT_Array позволяет рисовать карты рельефа, модуля и фазы эффективного импеданса и импеданса Бердичевского, а также рассчитанных по ним кажущихся сопротивлений и трансформаций Ниблетта. Помимо этого могут быть отображены картыпараметров неоднородности и асимметрии (Свифта, поляризационного, Бара и магнитовариационного) и нормы матрицы Визе-Паркинсона. Также отдельно могут бытьизображены карты диаграмм и стрелок, содержащие любую комбинацию из: амплитудных и фазовых полярных диаграмм, диаграмм Визе-Паркинсона, вещественных имнимых индукционных стрелок и стрелок Возоффа (рис. 1). Причём в программе реализован новый подход к изображению данных матрицы Визе-Паркинсона на основеиндукционных стрелок - индукционные лучи.
В каждой точке наблюдения строятсядва луча, один из которых по направлению совпадает с вещественной индукционнойстрелкой в конвенции Визе, второй строится в противоположном направлении. Тогдасоответственно с помощью первых лучей возможна локализация высокоомных структур и в благоприятных ситуациях оценка координат их центров, с помощью вторых то же самое для проводников. Данный подход продемонстрировал свою эффективность в исследованиях, представленных в главе 3 (рис. 3).В MT_Array реализована возможность поворота и нормализации МТ данных, атакже экспорта, как с целью дальнейшей работы в программах Grapher, Surfer и др.,так и для выполнения 1D, 2D и 3D инверсий в программах Occam1D, Rebocc иWSInv3DMT соответственно.
Причём для решения обратной задачи MT_Array позволяет формировать определённый набор данных, выбранный интерпретатором по результатам анализа.На данный момент программа MT_Array неоднократно успешно применяласьпри анализе синтетических и наблюдённых МТ данных. Также программа задействована в учебном процессе студентов и магистрантов кафедры геофизики Геологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова на практических занятиях и во время6полевой учебной практики. В диссертации MT_Array применялась для анализа синтетических МТ данных, представленных в главе 3.Рис.
1. Пример карты амплитудных полярных диаграмм и индукционных стрелок.На основе информации, изложенной в данной главе, автором намечаются дванаиболее актуальных вопроса, которые связаны с интерпретацией данных ЭМЗ и будут раскрыты в дальнейшем в главах 3 и 4:1) Благодаря широкому внедрению программ, реализующих 3D инверсию МТ данных, автором будет развиваться методика получения параметров 3D структур попрофильным наблюдениям.2) Автором будет адаптирована методика последовательной частичной инверсии продольных и поперечных кривых при 2D интерпретации МТ данных для комплекснойинтерпретации данных методов ВЭЗ и ЗСБ.ГЛАВА 3. Методика «бокового зондирования» геоэлектрических структурметодом аудиомагнитотеллурического зондированияКак при глубинных, так и при прикладных исследованиях МТЗ в большинствеслучаев выполняются по одиночным профилям или системам из небольшого числапрофилей.
Использование регулярных площадных систем наблюдения требует существенных затрат времени и средств и нередко ограничено условиями местности. Приизучении трёхмерно-неоднородных сред интерпретация получаемых данных связанас определёнными проблемами.В настоящее время хорошо изучены возможности интерпретации в рамках 2Dприближения. Однако при этом информация о поведении геоэлектрических структурвне профиля теряется, если не считать тех артефактов, которые они могут создаватьна разрезе. Переход к 3D инверсии решает эту проблему, но при отсутствии регулярной площадной системы наблюдений обратная задача становится более неустойчивой.7Несколько лет назад М. Н.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
